KR20200067895A - 자동차용 액체 용기 및 액체 용기를 제조하는 방법 - Google Patents

자동차용 액체 용기 및 액체 용기를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 액체 용기로서, 액체(6)를 저장하기 위한 저장 볼륨(4), 및 상기 저장 볼륨(4)을 적어도 부분적으로 한정하는 적어도 하나의 쉘(8, 10)을 포함하고, 상기 쉘(8, 10)은 적어도 부분적으로 사출 성형 공정으로 제조되었고, 상기 쉘(8, 10)은 장벽 필름(12, 32)을 가지며, 상기 쉘(8, 10)은 적어도 부분적으로 또는 완전히 열가소성 섬유 보강된 복합 재료로 형성된 보강 요소(14, 34)를 가지며, 상기 쉘(8, 10)은 적어도 부분적으로 또는 완전히 사출 성형된 재료로 형성된 단일 부품 또는 다중 부품 지지 구조물(16, 36)을 가지며, 상기 장벽 필름(12, 32)은 상기 보강 요소(14, 34)에 일체로 접합되고, 상기 장벽 필름(12, 32)과 상기 보강 요소(14, 34)는 상기 지지 구조물(16, 36)에 각각 일체로 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기에 관한 것이다.

Description

자동차용 액체 용기 및 액체 용기를 제조하는 방법
본 발명은 자동차용 액체 용기 및 액체 용기를 제조하는 방법에 관한 것이다.
자동차에서, 액체 용기는 연료, 배기 가스 후처리를 위한 우레아(urea) 수용액, 또는 엔진 냉각용 또는 분사용 물과 같은 동작 액체를 저장하는 역할을 한다.
특히 플라스틱 재료의 연료 용기는 모든 동작 상태에서 충돌 안전, 최대 허용 가능한 연료 증발 배출, 및 연료 누출 방지와 관련하여 복수의 법적 규정을 충족해야 한다. 이것은 통상적으로 공압출 블로우 성형(co-extrusion blow-molding)에 의해 제조된 다층 벽 구조에 의해 달성된다. 이와 관련하여, 예를 들어 EVOH(에틸렌 비닐 알코올 공중합체) 투과 장벽은 샌드위치 구조 방식으로 2개의 면에 HDPE(고밀도 폴리에틸렌) 층으로 둘러싸여 있고, 선택적으로 LDPE(저밀도 폴리에틸렌)의 접착 촉진 층을 사용하여 중심 EVOH 장벽 층을 외부 HDPE 커버 층에 연결한다.
동시에, 이러한 유형의 플라스틱 재료 연료 용기는 자동차의 연료 소비량 및 또한 이에 따라 이산화탄소 배출량을 더 감소시키기 위해 가능한 한 낮은 중량을 갖는 것이 요구된다.
그러나, 압출 블로우 성형에 의해 제조된 플라스틱 재료의 연료 용기의 중량을 낮추는 가능성은 요구되는 최소 벽 두께를 달성하기 위해 연신 공정을 수행하는 것으로 인해 공정에 따라 크게 제한되고, 요구되는 최소 벽 두께는 예를 들어 제조될 용기의 치수 안정성 요건 및 화재 요건으로부터 발생한다.
사출 성형(injection molding)에 의해 제조된 플라스틱 재료 연료 용기는 공압출 블로우 성형에 의해 제조된 플라스틱 재료 연료 용기에 비해 전체적으로 중량이 감소될 수 있어서, 요구되는 최소 벽 두께를 낮은 재료 사용량으로 달성할 수 있는 것에 의해, 사출 성형에 의해 보다 균일한 벽 두께가 달성될 수 있다. 따라서, 사출 성형에 의해 제조된 플라스틱 재료 연료 용기의 벽 두께는 예를 들어 3 mm일 수 있는 반면, 공압출 블로우 성형에 의해 제조된 유사한 플라스틱 재료 연료 용기는 5 mm의 벽 두께를 갖는다. 또한, 플라스틱 재료 연료 용기의 기능적 구성 요소들은 사출 성형에 의해 비용 효율적으로 통합될 수 있다.
액체 용기, 특히 플라스틱 재료 연료 용기를 제조하는 데 있어서 하나의 문제는 탄화수소 배출을 최소화하는 장벽 기능을 충족시킴과 동시에 동작의 치수 안정성 및 충돌 안전성에 대한 기계적 구성 요소 요건을 충족시키는 벽을 제조하는 것이다.
이와 관련하여, 기계적 특성과 관련하여 상충되는 목표가 발생한다. 한편으로, 플라스틱 재료의 연료 용기는 고유 중량과 수용된 액체의 정적인 하중에 의해 실질적으로 변형되어서는 안 되며, 80℃의 온도까지 벽이 처지는 것이 방지될 필요가 있다. 따라서 플라스틱 재료의 연료 용기에는 높은 강성이 요구된다. 다른 한편으로, -40℃까지의 저온에서도 충돌 시 연료가 누출되는 것을 방지하기 위해 연료 블래더(fuel bladder)의 구조적 무결성이 보장되는 방식으로 충돌 응력 하에서 높은 변형 가능성이 제공되어야 한다.
탄화수소 배출을 최소화하는 장벽 기능과 관련하여, HDPE의 기저(base) 재료 및 EVOH의 장벽 층을 갖는, 공압출 블로우 성형으로 알려진 5개 또는 6개의 층의 벽 구조는 사출 성형으로 쉽게 구현될 수 없다. 단일 층으로서, 요구되는 장벽 기능을 충족하면서 전술한 기계적 요건을 모두 충족하는 기저 재료로 알려진 것은 없다.
이러한 배경 상황에 대하여, 본 발명은, 상기 요건을 적어도 부분적으로 충족하면서 특히 경량, 치수 안정성, 충돌 안전성, 최소 배출량을 갖는 자동차용 액체 용기, 및 이러한 자동차용 액체 용기를 제조하는 방법을 제시하는 기술적 과제에 기초한다.
전술한 기술적 과제는 청구항 1에 따른 액체 용기 및 청구항 7에 따른 방법에 의해 각각 해결된다. 본 발명의 다른 실시예는 종속 청구항 및 이후 설명으로부터 발생한다.
본 발명의 제1 양태는 자동차용 액체 용기로서, 액체를 저장하기 위한 저장 볼륨(storage volume), 및 상기 저장 볼륨을 적어도 부분적으로 한정하는 적어도 하나의 쉘(shell)을 포함하고, 상기 쉘은 적어도 부분적으로 사출 성형 공정으로 제조되었고, 상기 쉘은 장벽 필름을 가지며, 상기 쉘은 적어도 부분적으로 또는 완전히 열가소성 섬유 보강된 복합 재료로 형성된 보강 요소를 가지고, 상기 쉘은 적어도 부분적으로 또는 완전히 사출 성형된 재료로 형성된 단일 부품 또는 다중 부품 지지 구조물을 가지며, 상기 장벽 필름은 상기 보강 요소에 일체로 접합되고, 상기 장벽 필름과 상기 보강 요소는 상기 지지 구조물에 각각 일체로 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기에 관한 것이다.
사출 성형된 재료는 기능적으로 최적화된 요소와 목표에 맞는 방식으로 결합되는 것으로 인해, 치수 안정성, 충돌 안전성이 있고 배출량이 최소화된, 보다 경량의 액체 용기를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 장벽 기능은 장벽 필름으로 인한 것이다. 보강 요소와 지지 구조물은 액체 용기를 치수 안정성이 있고 충돌 안전성이 있게 만든다.
액체 용기는 연소 엔진에 의해 구동되는 자동차용 플라스틱 재료 연료 용기일 수 있다.
장벽 필름은 쉘을 통해 탄화수소가 투과하는 것을 최소화하기 위한 투과 장벽으로서 설정될 수 있다. 장벽 필름은 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
액체 용기, 특히 플라스틱 재료 용기는 약 4 mm 이하의 벽 두께를 가질 수 있다. 액체 용기는 벽 두께가 국부적으로 4 mm보다 더 큰 영역에서 파이프 단자 등과 같은 보강 리브(reinforcing rib) 또는 통합된 단자 형상을 가질 수 있는 것으로 이해된다.
액체 용기의 지지 구조물은 사출 성형된 재료를 포함하거나 사출 성형된 재료로 구성될 수 있으며, 지지 구조물은 적어도 부분적으로 또는 완전히 사출 성형된 재료를 사용하여 장벽 필름 및 보강 요소 상으로 후방-사출(back-injecting) 또는 몰딩(molding)하는 것에 의해 제조될 수 있다.
지지 구조물은 장벽 필름 및 지지 구조물 상에 단일 부재로 응집적으로 위치되어 형성될 수 있다. 대안적으로, 지지 구조물은 장벽 필름 및/또는 보강 구조물에 일체로 연결된, 서로 이격된 복수의 개별 세그먼트, 즉 국부 재료 몰딩 또는 후방-사출물을 가질 수 있다. 따라서 재료 사용은 구조적으로 중요한 영역에 집중될 수 있다.
쉘은 단일 보강 요소를 갖는 것으로 제공될 수 있다. 쉘은 2개 이상의 보강 요소를 갖는 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 쉘은 액체 용기의 충돌 안전성 및 치수 안정성을 보장하기 위해 목표에 맞는 방식으로 국부적으로 보강될 수 있다.
보강 요소 또는 적어도 하나의 보강 요소는 자동차에 액체 용기가 최종 장착된 상태에서 용기 베이스를 형성하는 쉘의 영역에 배열되는 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 저장된 액체의 부하 하에서 용기 베이스가 처지는 것이 방지될 수 있다.
액체 용기의 다른 실시예에서, 상기 보강 요소는 적어도 부분적으로 또는 완전히 상기 장벽 필름과 상기 지지 구조물 사이에 배열된다. 일체형 연결에 더하여, 보강 요소는 추가적으로 적어도 부분적으로 장벽 필름과 지지 구조물 사이에 억지 끼워 맞춤으로 수용되거나, 또는 샌드위치 구조 방식으로 2개의 면에 적어도 부분적으로 장벽 필름과 지지 구조물 사이에 둘러싸이거나 매립될 수 있다. 이에 따라 장벽 필름, 지지 구조물 및 보강 요소 사이에 신뢰성 있는 응집이 보장될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 장벽 필름은 상기 보강 요소의 면을 부분적으로 또는 완전히 덮는 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 장벽 필름을 향하는 보강 요소의 면은 전체 영역에 걸쳐 장벽 필름에 의해 덮이고, 장벽 필름은 특히 보강 요소와 직접 접촉하거나 또는 유격 없이 위치되는 것으로 제공될 수 있다. 이에 따라 장벽 필름과 지지 구조물 사이에 신뢰성 있는 응집이 보장될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 지지 구조물은 상기 보강 요소의 면을 적어도 부분적으로 또는 완전히 덮는 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어 장벽 필름을 향하는 보강 요소의 면은 전체 영역에 걸쳐 지지 구조물에 의해 덮이고, 지지 구조물은 특히 보강 요소와 직접 접촉하거나 또는 유격 없이 위치되는 것으로 제공될 수 있다. 이에 따라 보강 요소와 지지 구조물 사이에 신뢰성 있는 응집이 보장될 수 있다.
대안적으로, 지지 구조물은 장벽 필름과는 반대쪽 보강 요소의 면을 부분적으로만 덮는 것으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 보강 요소는 에지(edge)에서 오버랩(overlap)되는 방식으로 지지 구조물에 의해 프레임으로 형성될 수 있는 반면, 장벽 필름과는 반대쪽 보강 요소의 면의 일부는 노출되고 지지 구조물에 의해 덮이지 않는다. 이에 따라, 지지 구조물의 재료 사용이 낮게 유지되어 중량이 낮아질 수 있다.
액체 용기의 다른 실시예에서, 상기 쉘은 제1 절반-쉘(half-shell)이고, 상기 제1 절반-쉘은 제2 절반-쉘과 함께 상기 저장 볼륨을 한정하고, 상기 제2 절반-쉘은 장벽 필름, 보강 요소 및 지지 구조물을 포함하는 벽 구조를 갖는다. 제1 절반-쉘과 제2 절반-쉘은 형상이 서로 상이할 수 있는 것으로 이해된다.
제1 절반-쉘은 최종 장착된 상태에서 차량의 도로 측에 배열된 하부 쉘일 수 있다. 제2 절반-쉘은 도로와는 반대쪽 액체 용기 측, 차량 측에 배열된 하부 쉘일 수 있다.
절반-쉘은 주변을 둘러싸는 칼라(collar)를 따라 일체로 상호 연결될 수 있고, 특히 함께 용접될 수 있다.
액체 용기의 다른 실시예에서, 제1 쉘은 보강 요소를 갖는 반면, 제2 쉘은 보강 요소를 갖지 않는 것으로만 제공될 수 있다. 따라서, 액체 용기의 치수 안정성 및 충돌 안전성을 위해, 단일 보강 요소 또는 복수의 보강 요소를 사용하여 예를 들어 액체 용기의 하부 쉘을 구조적으로 보강하는 것만으로도 이미 충분할 수 있다.
절반-쉘의 장벽 층은 저장 볼륨을 실질적으로 완전히 둘러싸는 실질적으로 폐쇄된 장벽 블래더를 형성할 수 있다. 이와 관련하여, "실질적으로 완전히"라는 표현은 자동차의 액체 용기가 저장된 액체를 구동 시스템에 제공하기 위해 일반적으로 하나 이상의 인출 개구 및/또는 충전 개구 및/또는 환기 개구를 갖는 것을 고려한 것이다. 또한, 전선이 통과하거나 엔코더 모듈을 위한 개구 또는 벽 간극이 제공될 수 있다. 이러한 유형의 개구 영역에서, 장벽 층은 국부적으로 중단되거나 제거된다. 장벽 층이 저장 볼륨을 실질적으로 완전히 둘러싼다는 표현은 특히 절반-쉘들 사이의 연결 영역에 투과 경로가 발생하는 것을 방지하는 것을 나타낸다. 따라서, 절반-쉘의 벽을 관통하는 단자 개구가 제공될 수 있다. 이러한 유형의 단자 개구 및 관련된 단자 형상, 예를 들어 파이프 단자 등은 사출 성형에 의해 제조되었을 수 있고 이에 따라 절반-쉘의 일체형 부분일 수 있다.
액체 용기의 다른 실시예에서, 상기 보강 요소는 열가소성 플라스틱 재료 매트릭스에 매립된 보강 섬유를 가지며, 상기 보강 섬유는 유리 섬유 및/또는 아라미드 섬유 및/또는 탄소 섬유 등을 포함하고, 또는 상기 보강 섬유는 유리 섬유 및/또는 아라미드 섬유 및/또는 탄소 섬유 등으로 구성된다. 이에 따라 보강 요소는 응용 시나리오 및 액체 용기 상의 위치에 따라 예상되는 동작 부하 및 주위 상태에 최적으로 적응될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 보강 요소는 열가소성 플라스틱 재료 매트릭스에 매립된 보강 섬유를 가지며, 상기 플라스틱 재료 매트릭스는 폴리아미드(예를 들어 PA6, PA66, PA12 또는 폴리프탈아미드(PPA)), 폴리올레핀(예를 들어 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)), 폴리우레탄(PU, 특히 열가소성 폴리우레탄(TPU)), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 등을 포함하거나 이들로 구성되는 것으로 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 보강 요소는 응용 시나리오 및 액체 용기 상의 위치에 따라 예상되는 동작 부하 및 주위 상태에 최적으로 적응될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 보강 요소는 장 섬유(long fiber)로 보강된 섬유 보강된 복합 플라스틱 재료를 포함하거나 이 복합 플라스틱 재료로 구성되는 것으로 제공될 수 있다. 이에 따라 보강 요소는 응용 시나리오 및 액체 용기 상의 위치에 따라 예상되는 동작 부하 및 주위 상태에 최적으로 적응될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 지지 구조물은 충격에 견디도록 변성된 HDPE 또는 폴리아미드를 포함하거나 이 HDPE 또는 폴리아미드로 구성되는 것으로 제공될 수 있다. 이에 따라 보강 요소는 응용 시나리오 및 액체 용기 상의 위치에 따라 예상되는 동작 부하 및 주위 상태에 최적으로 적응될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 보강 요소는 유기 시트를 포함하거나 이 유기 시트로 구성되는 것으로 제공될 수 있다. 유기 시트를 포함하거나 이 유기 시트로 구성된 2개 이상의 보강 요소가 제공될 수 있다. 유기 시트가 사용되는 경우, 기존의 해결책은 이미 알려진 재료 조합 및 반제품에 대한 것일 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 보강 요소는 단방향 보강 스트립을 포함하거나 단방향 보강 스트립인 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 탄소 직물 스트립의 하나 이상의 층이 보강 요소로서 사용될 수 있다. 이러한 유형의 스트립 또는 테이프 구조물이 일반적으로 가요성인 결과, 스트립 또는 테이프는 간단한 방식으로 쉘의 제공된 윤곽에 적응될 수 있다.
단방향으로 보강된 스트립은 액체 용기를 지지 구조물에 체결하기 위한 스트랩을 형성하기 위해 쉘을 측방으로 빠져나갈 수 있다. 따라서, 예를 들어, 스트립의 양 단부는 용기를 지지 구조물에 체결 또는 미리 고정시킬 수 있도록 2개의 면에서 쉘을 빠져나갈 수 있다. 장벽 필름, 지지 구조물 및 보강 요소는 각각 서로 신뢰성 있는 일체형 연결을 보장하기 위해 상호 화학적으로 그리고 열적으로 양립되는 재료를 갖는 것으로 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 지지 구조물은 재료 PA6(폴리아미드 6)을 포함하거나 이 PA6으로 구성되고, 상기 보강 요소는 유리 섬유 보강된 PA6을 포함하고 또는 상기 보강 요소는 유리 섬유 보강된 PA6으로 구성되고, 상기 장벽 필름은 PA6을 포함하거나 이 PA6으로 구성되는 커버 층을 가지며, 상기 장벽 필름의 커버 층은 상기 장벽 필름의 중심 층을 둘러싸고, 상기 장벽 필름의 중심 층은 EVOH를 포함하거나 이 EVOH로 이루어진, 액체 용기가 제공될 수 있다.
대안적으로, 상기 지지 구조물은 재료 HDPE를 포함하거나 이 HDPE로 구성되고, 상기 보강 요소는 유리 섬유 보강된 HDPE를 포함하고, 또는 상기 보강 요소는 유리 섬유 보강된 HDPE로 구성되고, 상기 장벽 필름은 HDPE를 포함하거나 이 HDPE로 구성되는 커버 층을 가지고, 상기 장벽 필름의 커버 층은 상기 장벽 필름의 중심 층을 둘러싸고, 상기 중심 층은 EVOH를 포함하거나 이 EVOH로 구성되고, 상기 장벽 필름의 접착 촉진 층은 각 경우에 상기 중심 층과 관련 커버 층 사이에 배열되고, 상기 접착 촉진 층은 각각 LLDPE를 포함하거나 이 LLDPE로 구성된, 액체 용기가 제공될 수 있다.
대안적으로, 상기 지지 구조물은 재료 HDPE를 포함하거나 이 HDPE로 구성되고, 상기 보강 요소는 유리 섬유 보강된 PA6을 포함하고 또는 상기 보강 요소는 유리 섬유 보강된 PA6으로 이루어지고, 상기 장벽 필름은 HDPE를 포함하거나 이 HDPE로 구성되는 커버 층을 갖고, 상기 장벽 필름의 커버 층은 상기 장벽 필름의 중심 층을 둘러싸고, 상기 중심 층은 EVOH를 포함하거나 이 EVOH로 구성되고, 상기 장벽 필름의 접착 촉진 층은 각 경우에 상기 중심 층과 관련 커버 층 사이에 배열되고, 상기 접착 촉진 층은 각각 LLDPE를 포함하거나 이 LLDPE로 구성되고, 접착 촉진 층은 상기 보강 요소와 상기 장벽 필름 사이 및/또는 상기 보강 요소와 상기 지지 구조물 사이에 제공되고, 상기 접착 촉진 층은 LDPE 또는 LLDPE를 포함하거나 이 LDPE 또는 LLDPE로 구성된, 액체 용기가 제공될 수 있다.
상기 보강 요소는 상기 저장 볼륨을 한정하는 기저측 또는 커버측 벽의 일부인 실질적으로 평면인 판일 수 있고, 상기 지지 구조물은 상기 기저측 또는 커버측 벽으로부터, 상기 저장 볼륨을 한정하는 측벽으로 적어도 부분적으로 만곡된 전이부를 형성한다. 따라서, 지지 구조물은 기저측 또는 커버측 벽과 측벽 사이에 전이부를 형성하도록 사출 성형에 의해 제조된 크게 만곡된 영역을 가질 수 있다. 따라서 보강 요소를 변형시키는 일을 생략할 수 있다.
대안적으로, 상기 보강 요소는 자유로운 형태의 표면의 방식으로 공간에서 1개, 2개 또는 3개의 방향으로 만곡되고, 상기 저장 볼륨을 한정하는 기저측 또는 커버측 벽의 일부인 것으로 제공될 수 있다. 이에 따라 보강 요소는 액체 용기의 각각의 필요한 형상에 적응되거나 또는 최종 장착된 상태에서 이용 가능한 설치 공간에 적응될 수 있다.
제2 양태는 액체 용기를 제조하는 방법으로서,
- 장벽 필름을 제공하는 단계;
- 적어도 부분적으로 또는 완전히 열가소성 섬유 보강된 복합 재료로 형성된 보강 요소를 제공하는 단계;
- 상기 장벽 필름을 상기 보강 요소에 일체로 연결하는 단계; 및
- 지지 구조물을 사출 성형하는 단계를 포함하고, 상기 지지 구조물은 상기 보강 요소에 일체로 연결되고, 상기 지지 구조물은 상기 장벽 필름에 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는, 액체 용기를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 방법 단계의 상기 나열 순서는 실제 프로세스에 대한 방법 단계의 순서를 나타내는 것이 아니다. 따라서 장벽 필름과 보강 요소는 동시에 또는 연속적으로 제공될 수 있다. 이는 이하에 제시된 모든 방법 단계에 동일하게 적용되며, 이들 방법 단계는 순서에 있어서 이유 내에서 자유롭게 조합될 수 있고/있거나 동시에 일어날 수 있다.
사출 성형된 재료는 기능적으로 최적화된 요소와 목표에 맞는 방식으로 결합되는 것으로 인해, 치수 안정성, 충돌 안전성, 및 배출량이 최소화된 경량인 액체 용기를 제조할 수 있다. 이와 관련하여, 장벽 기능은 실질적으로 장벽 필름으로 인한 것이다. 저장 볼륨을 둘러싸는 모든 다른 구성 요소는 원칙적으로 장벽 효과를 갖지만, 이는 장벽 필름의 장벽 효과보다 더 적은 것으로 이해된다. 보강 요소 및 지지 구조물은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 액체 용기를 치수 안정성이 있고 충돌 안전성이 있게 만든다.
액체 용기의 저장 볼륨은 2개의 상호 연결된 절반-쉘, 즉 저장 볼륨을 향하는 면에 배열된 내부 장벽 필름을 갖는 제1 절반-쉘, 및 마찬가지로 저장 볼륨을 향하는 면에 배열된 내부 장벽 필름을 갖는 제2 절반-쉘에 의해 실질적으로 한정되는 것으로 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 장벽 필름은 기계적 응력 및 환경적 영향으로부터 신뢰성 있게 보호될 수 있다.
대안적으로, 액체 용기의 저장 볼륨은 2개의 상호 연결된 절반-쉘, 즉 저장 볼륨을 향하는 면에 배열된 내부 장벽 필름을 갖는 제1 절반-쉘, 및 저장 볼륨과는 반대쪽 면에 배열된 외부 장벽 필름을 갖는 제2 절반-쉘에 의해 실질적으로 한정되는 것으로 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 장벽 필름들 중 하나, 구체적으로 내부 장벽 필름은 기계적 응력 및 환경적 영향으로부터 신뢰성 있게 보호될 수 있다. 플라스틱 재료 연료 용기의 경우, 이것은 예를 들어 최종 설치된 상태에서 도로를 향하는 하부 쉘일 수 있으며, 예를 들어, 장벽 필름의 내부 배열체는 석재 충격으로부터 장벽 필름을 보호한다. 외부 장벽 필름은 저장 볼륨 내로 돌출되는 기능 유닛들이 장벽 필름의 구조적 무결성을 손상시키지 않으면서 체결될 수 있는 방식으로 기능 유닛들을 외부 장벽 필름과는 반대쪽 관련 절반-쉘의 내부 면에 부착할 수 있게 한다. 플라스틱 재료 연료 용기의 경우, 이것은 특히, 최종 설치된 상태에서 도로와는 반대쪽 플라스틱 재료 용기의 면에 배열된 상부 쉘일 수 있다. 이러한 유형의 상부 쉘의 경우, 하부 쉘이 장벽 필름과 도로 사이에 배열되어 도로로부터 장벽 층을 차폐하는 것으로 인해, 석재 충격에 의해 외부 장벽 필름이 손상될 가능성이 적어진다.
대안적으로, 액체 용기의 저장 볼륨은 2개의 상호 연결된 절반-쉘, 즉 저장 볼륨과는 반대쪽 면에 배열된 외부 장벽 필름을 갖는 제1 절반-쉘, 및 마찬가지로 저장 볼륨과는 반대쪽 면에 배열된 외부 장벽 필름을 갖는 제2 절반-쉘에 의해 실질적으로 한정되는 것으로 제공될 수 있다. 그 결과, 각 경우에 기능 유닛들은 장벽 필름의 구조적 무결성을 손상시키지 않으면서 저장 볼륨을 향하는 절반-쉘의 내부 면에 배열될 수 있다.
장벽 필름의 외부 및/또는 내부 배열에 관계없이, 장벽 필름은 실질적으로 폐쇄된 장벽 블래더를 형성될 수 있고, 장벽 블래더는, 플라스틱 재료 연료 용기의 경우, 액체의 공급 및/또는 인출 또는 환기를 위한 개구 영역에서만 국부적으로 중단될 수 있다. 특히, 2개의 절반-쉘 사이의 이음매 위치 영역에서, 장벽 필름은 실질적으로 갭없이 서로 접하여 위치되거나 함께 용접될 수 있다.
대안적으로, 2개의 절반-쉘 사이의 이음매 위치의 영역에서, 장벽 필름은 서로 거리를 두어 투과 경로를 형성할 수 있다. 플라스틱 재료 연료 용기의 경우, 이러한 유형의 투과 경로는 법적으로 규정된 배출 한계를 충족시키기 위해 가능한 한 좁고 길게 형성되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 단면을 고려하면, 투과 경로의 길이는 투과 경로의 폭의 2배 이상이고, 투과 경로의 폭은 투과 경로를 한정하는 장벽 필름들 사이의 거리에 대응하고, 길이는 폭에 대해 횡방향으로 측정되는 것으로 제공될 수 있다.
본 방법의 다른 실시예에서, 상기 장벽 필름을 제공하는 단계는, 다음 방법 단계, 즉
- 상기 장벽 필름을 열 성형(thermoforming)하는 단계;
- 사출 성형 공구에서 상기 장벽 필름을 위치시키고 고정시키는 단계; 및
- 상기 장벽 필름이 상기 사출 성형 공구에 위치되기 전에 및/또는 상기 장벽 필름이 상기 사출 성형 공구에 위치된 후에 상기 장벽 필름을 열 성형하는 단계를 포함한다.
따라서, 위치시키기 전에, 장벽 필름은 몰딩 또는 후방 사출을 위해 제공된 금형(mold)에 부분적으로 또는 완전히 이미 도입되었을 수 있다. 이를 위해, 장벽 필름은 사출 성형 공구와 별개의 장치를 사용하여 사출 성형 공구 외부에서 가열되고 형성된다. 예를 들어, 장벽 필름은 비접촉 방식으로, 특히 적외선 방사기 등을 사용하여 가열될 수 있고, 가열 후 또는 가열 동안 열 성형될 수 있다. 따라서, 사출 성형 공구에서 장벽 필름을 열 성형하는 일을 완전히 또는 적어도 부분적으로 생략할 수 있다.
따라서, 장벽 필름을 사출 성형을 위해 제공되는 형상으로 만드는 장벽 필름을 형성하는 것은 장벽 필름을 삽입물(inlay)로서 사출 성형 공구 내에 몰딩하거나 또는 후방 사출하는 방식으로 사출 성형 공구와 별개의 장치에서 일어날 수 있다. 대안적으로, 장벽 필름은 사출 성형 공구와 별개의 장치에서 미리 형성될 수 있고, 사출 성형 공구 내에서 다른 형성 공정에서 몰딩 또는 후방 사출을 위해 제공되는 형상으로 만들어질 수 있다. 따라서, 장벽 필름은 부분적으로 미리 형성된 삽입물로서 사출 성형 공구 내에 위치될 수 있고, 공구 절반부와 접하게 열 성형될 수 있다.
대안적으로, 장벽 필름이 사출 성형 공구 내에서 완전히 열 성형되는 것으로 제공될 수 있다. 따라서 장벽 필름을 형성하기 위해 사출 성형 공구와 별개의 추가 장치를 생략할 수 있다.
본 방법의 다른 실시예에서, 상기 장벽 필름은 롤-투-롤 공급기(roll-to-roll feed-in)를 사용하여 상기 사출 성형 공구 내에 위치된다. 이와 관련하여, 장벽 필름을 사출 성형 공구 내로 공급하기 위해, 사출 성형 공구의 공구 절반부들 사이의 영역으로 장벽 필름을 이송하기 위해 적어도 2개의 롤이 사출 성형 공구의 공구 절반부에 대해 측방으로 배열될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 롤은 관련 공구 절반부의 제1 면에 할당되는 반면, 제2 롤은 제1 면과는 반대쪽 공구 절반부의 제2 면에 할당된다. 롤-투-롤 공급기는 특히 사출 성형 공구 내에서 후속 열 성형 공정을 위해 장벽 필름을 미리 인장시킬 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 장벽 필름이 유지 프레임을 사용하여 상기 사출 성형 공구에 고정되는 것으로 제공될 수 있다. 유지 프레임은 유지 프레임을 개폐하기 위해 공구 절반부에 체결된 액추에이터를 가질 수 있다. 따라서, 상기 장벽 필름은 상기 사출 성형 공구의 공구 절반부에 간단한 방식으로 억지 끼움으로 및/또는 비 억지 끼움으로 고정될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 사출 성형 공구에 부압을 발생시킴으로써 상기 장벽 필름이 고정되고 열 성형되는 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 장벽 필름이 유지되고 형성되는, 특히 열 성형되는 공구 절반부는 관련 공구 절반부의 공구 표면에 접하게 장벽 필름을 흡입하기 위한 진공 구멍을 가질 수 있다. 진공 구멍에 대안적으로 또는 추가하여, 장벽 필름이 고정되고 형성되는, 특히 열 성형되는 공구 절반부는 적어도 부분적으로 또는 완전히 공기 투과성인 다공성 재료로 구성될 수 있다.
본 방법의 다른 실시예에서, 상기 장벽 필름을 상기 보강 요소에 일체로 연결하는 단계는, 다음 방법 단계, 즉
- 상기 보강 요소를 상기 보강 요소의 플라스틱 재료 매트릭스의 융점 이상의 온도로 가열하는 단계로서;
- 상기 보강 요소는 상기 장벽 필름을 제공하기 전에 및/또는 제공하는 동안 가열되는, 상기 보강 요소를 가열하는 단계;
- 상기 보강 요소를, 상기 장벽 필름을 수용하는 제1 공구 절반부와 특히 노즐측 제2 공구 절반부 사이의 영역으로 이동시키는 단계로서;
- 상기 보강 요소는 가열 동안 또는 가열 후에 상기 공구 절반부들 사이로 이동되는, 상기 보강 요소를 이동시키는 단계; 및
- 가열된 상기 보강 요소를 상기 제1 공구 절반부와는 반대쪽 상기 장벽 필름의 면으로 가압함으로써 상기 보강 요소를 상기 장벽 필름에 일체로 연결하는 단계를 포함한다.
장벽 필름은 가열된 보강 요소를 가압하는 동안 장벽 필름을 수용하는 공구 절반부와 보강 요소 사이에 배열되는 것으로 인해, 보강 요소는 장벽 필름을 수용하는 공구 절반부와 직접 접촉하지는 않는다. 이러한 방식으로, 장벽 필름이 장벽 필름을 수용하는 공구 절반부로부터 보강 필름을 열적으로 절연시킨다는 점에서 보강 요소가 공구 절반부와 직접 접촉하는 것에 비해 보강 요소의 냉각이 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 한편으로 장벽 필름과 보강 요소 사이에 신뢰성 있는 일체형 연결이 형성될 수 있다. 한편, 추가적으로, 보강 요소는 장벽 필름을 지지하는 공구 절반부와 접촉하는 것에 의해 냉각되는 것이 아니기 때문에, 사출 성형 공구 내로 사출된 사출 성형된 재료와 보강 요소 사이에 일체형 연결을 형성하는 것이 촉진된다.
더욱이, 공구 절반부의 표면에 장벽 필름의 일측이 접촉하는 것을 통해, 사출 성형 및 관련 높은 온도와 전단력으로 인해 필름이 손상될 위험을 감소시키는 방식으로 장벽 필름을 냉각시키고 고정시키는 것이 달성될 수 있다.
장벽 필름 및/또는 보강 요소는 각 경우에 적외선 방사기 등과 같은 비접촉식 가열 장치에 의해 가열될 수 있다. 따라서 보강 요소를 가열하기 위한 적외선 방사기에는 보강 요소가 할당될 수 있다.
보강 요소를 가열하기 위한 비접촉 가열 장치는, 보강 요소가 사출 성형 공구의 공구 절반부들 사이의 영역으로 이동하기 전에 보강 요소를 가열하는 방식으로 사출 성형 공구로부터 거리를 두고 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 실행되는 사출 성형 사이클과 동시에 보강 요소를 그 다음 사출 성형 사이클을 위해 준비할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 비접촉식 가열 장치는 보강 요소를 파지 및 이동시키기 위한 핸들 상에 배열될 수 있다. 따라서, 보강 요소는 사출 성형 공구의 공구 절반부들 사이의 영역으로 이동하기 전에 가열될 수 있고, 특히 실행되는 사출 성형 사이클과 동시에 가열될 수 있고, 또한 추가적으로 보강 요소가 사출 성형 공구의 개방된 공구 절반부들 사이의 영역으로 이동되는 동안 더 가열될 수 있다. 이러한 방식으로, 보강 요소가 대기 위치로부터 공구의 금형 절반부들 사이 가압 위치로 운반되는 시간을 사용하여 보강 요소를 더 가열하거나 또는 대기 위치로부터 가압 위치로 공급하는 동안 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이와 관련하여, 가압 위치는 사출 금형의 금형 절반부들 사이의 보강 요소의 위치이고, 보강 요소는 이 위치로부터 장벽 필름을 향해 이동하여 장벽 필름을 가압하거나 그 반대로도 될 수 있다. 대기 위치는 사출 성형 공구 외부의 보강 요소의 위치이며, 여기서 보강 요소는 하나의 사출 성형 사이클 동안 그 다음 사출 성형 사이클을 위해 준비된다.
장벽 필름을 가열하기 위한 다른 적외선 방사기가 장벽 필름에 할당될 수 있다.
장벽 필름이 사출 성형 공구의 공구 절반부에 위치될 때 장벽 필름을 가열하기 위한 비접촉식 가열 장치는 사출 성형 공구의 금형 절반부들 사이에서 이동될 수 있다. 따라서 가열된 보강 요소를 가압하기 전에 가열 장치에 의해 장벽 필름을 가열할 수 있다.
따라서, 장벽 필름을 가열하기 위한 가열 장치의 열 입력은 잔류 열에 더하여 장벽 필름에 도입될 수 있으며, 잔류 열은 장벽 필름의 이전의 열 성형으로부터 유래된다. 따라서, 장벽 필름과 보강 요소 사이에 신뢰성 있는 일체형 연결이 형성될 수 있다.
대안적으로, 장벽 필름은 장벽 필름을 열 성형한 후에 추가 또는 새로이 가열되는 것을 요구하지 않고 단지 이전의 열 성형으로부터 잔류하는 열로 인해 가열된 보강 요소에 일체로 연결하기에 충분한 온도를 가질 수 있다.
보강 요소와 장벽 필름은 공동으로 사용되는 단일 적외선 방사기를 통해 가열될 수 있다.
이하에서, 본 발명은 일 실시예를 도시하고 각 경우에 개략적으로 도시된 도면을 통해 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 용기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 액체 용기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 방법 단계를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 다른 방법 단계를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 다른 방법 단계를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 다른 방법 단계를 도시한다.
도 1은 자동차용 액체 용기(2)를 도시한다. 본 경우에, 액체 용기(2)는 플라스틱 재료의 연료 용기(2)이다. 액체 용기(2)는 액체(6)를 저장하기 위한 저장 볼륨(4)을 갖는다. 본 경우에 액체(6)는 연소 엔진에 의해 구동되는 차량용 연료(6)이다.
액체 용기(2)는 저장 볼륨(4)을 한정하는 제1 절반-쉘(8) 및 제2 절반-쉘(10)을 갖는다. 이들 절반-쉘(8, 10)은 각각 사출 성형에 의해 제조되었다. 이하에서는 예로서 절반-쉘(8)에 대해 절반-쉘(8, 10)의 구조적 벽 구조를 설명한다.
절반-쉘(8)은 저장 볼륨(4)으로부터 환경(U)으로 탄화수소의 투과를 최소화하기 위해 투과 장벽으로 설치된 장벽 필름(12)을 갖는다.
절반-쉘(8)은 열가소성 섬유 보강된 재료로 형성된 보강 요소(14)를 갖는다.
절반-쉘(8)은 또한 사출 성형된 재료로 형성된 지지 구조물(16)을 갖는다.
본 경우에, 절반-쉘(8)은, 장벽 필름(12)과 보강 요소(14)를 삽입물로서 사출 성형 공구 내에 위치시키고 나서, 지지 구조물(16)의 사출 성형된 재료를 사용하여 몰딩시킨다는 점에서 사출 성형에 의해 제조되었다.
장벽 필름(12)은 보강 요소(14)에 일체로 연결된다. 이를 위해, 장벽 필름(12)과 보강 요소(14)는 함께 가열되고 용접되었다.
장벽 필름(12)은 지지 구조물(16)에 일체로 연결된다. 장벽 필름(12)은 사출 성형에 의해 지지 구조물(16)에 용접되었다.
보강 요소(14)는 지지 구조물(16)에 일체로 연결된다. 보강 요소(14)는 사출 성형에 의해 지지 구조물(16)에 용접되었다.
장벽 필름(12)과 보강 요소(14) 각각을 지지 구조물(16)에 용접하는 것은 사출 성형 공구 내에서 보강 요소(14)와 장벽 필름(12) 상에 지지 구조물(16)의 사출 성형된 재료를 몰딩함으로써 달성되었다.
장벽 필름(12)과 보강 요소(14) 사이의 용접은 지지 구조물(16)을 몰딩하기 전에 생성되었다. 확대 부분(Z)에서 볼 수 있는 바와 같이, 보강 요소(14)는 적어도 부분적으로 장벽 필름(12)과 지지 구조물(16) 사이에 배열된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 쉘은, 서로 오버랩되거나 서로 이격되어 배열될 수 있는 복수의 보강 요소를 가질 수 있는 것으로 이해된다. 나아가 본 발명의 다른 실시예에서, 지지 구조물은 다중 부품으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 장벽 필름 및/또는 보강 요소 상에 사출 성형된 재료를 국부적으로 몰딩하여 서로 이격되어 형성된 별개의 세그먼트를 가질 수 있는 것으로 이해된다.
본 경우에, 보강 요소(14)는 열가소성 플라스틱 재료 매트릭스(20)에 매립된 보강 섬유(18)를 갖는다. 본 경우에, 유리 섬유(18)는 보강 섬유(18)로서 제공된다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 대안적으로 또는 추가적으로 아라미드 섬유 및/또는 탄소 섬유가 보강 섬유로서 사용될 수 있다.
본 경우에, 보강 요소(14)의 열가소성 플라스틱 재료 매트릭스(20)는 폴리아미드(PA)로 구성된다. 본 경우에, 보강 요소(14)는 장 섬유로 보강된다. 본 경우에, 지지 구조물(16)은 마찬가지로 폴리아미드(PA)로 구성된다.
구체적으로, 본 경우에, 지지 구조물(16)은 재료 PA6으로 구성되고, 보강 요소(14)는 유리 섬유 보강된 PA6으로 구성된다. 장벽 필름(12)은, PA6으로 구성되고 장벽 필름(12)의 중심 층(26)을 둘러싸는 커버 층(22, 24)을 갖고, 중심 층(26)은 EVOH로 구성된다.
보강 요소(14)는 실질적으로 평면인 판(14)이다. 따라서 절반-쉘(8)의 보강 요소(14)는 저장 볼륨(4)을 한정하는, 절반-쉘(8)의 기저측 벽의 일부이다.
지지 구조물(16)은 액체 용기(2)의 기저측 벽으로부터, 저장 볼륨(4)을 한정하는 측벽(30)으로 만곡된 전이부(28)를 형성한다.
절반-쉘(10)은 마찬가지로 장벽 필름(32), 보강 요소(34) 및 지지 구조물(36)로 구성된 벽 구조를 갖는다.
액체 용기(2)는, 명료함을 향상시키기 위해 도면에 도시되지 않은 펌프, 레버 엔코더, 밸브 등과 같은, 저장 볼륨 내에 배열된 기능 유닛들을 알려진 방식으로 가질 수 있는 것으로 이해된다.
도 2는 본 발명에 따른 액체 용기(38)의 다른 구성의 단면도이다. 반복을 피하기 위해, 도 2와 관련하여, 도 1의 전술한 실시예와의 차이점만이 논의되고, 유사한 참조 부호는 유사한 부분에 할당된다.
도 2의 변형예에서, 절반-쉘(8, 10)의 장벽 필름(12, 32)은 절반-쉘(8, 10)들 사이에 형성된 연결 영역(40) 내로 연장되고, 절반-쉘(8, 10)은 주변을 둘러싸는 칼라(42)를 따라 함께 용접된다.
장벽 필름(12, 32)은 마찬가지로 장벽 필름(12, 32)이 실질적으로 폐쇄된 장벽 블래더를 형성하는 방식으로 연결 영역(40)에서 일체로 상호 연결된다. 이와 관련하여, "실질적으로 폐쇄된"이라는 표현은 플라스틱 재료 연료 용기(38)인 도시된 액체 용기(38)가 충전, 환기 및 액체 인출을 위한 필수 입구 및 출구 개구를 갖고, 이 영역에서 유체 전달을 가능하게 하기 위해 각 경우에 장벽 층이 중단되거나 제거되는 것을 고려한 것이다. 또한, 전선이 통과하거나 또는 엔코더 모듈을 위한 개구 또는 벽 간극이 제공될 수 있다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 보강 요소(14)의 제1 면(44)은 장벽 필름(12)에 의해 완전히 덮일 수 있다. 또한, 제1 면(44)과는 반대쪽 보강 요소(14)의 면(46)은 지지 구조물(16)에 의해 완전히 덮인다.
도 2의 변형예에서, 보강 요소(14)는 장벽 필름(12)과 지지 구조물(16) 사이에 완전히 매립되어 환경적 영향으로부터 보호된다. 이는 마찬가지로 지지 구조물(36)과 장벽 필름(32)에 의해 완전히 둘러싸인 절반-쉘(10)의 보강 요소(34)에도 동일하게 적용된다.
이하에서는 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 방법을 설명한다.
도 3은 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 액체 용기(2 또는 38)를 제조하기 위한 장치(48)를 도시한다.
장치(48)는 제1 가열 장치(50) 및 제2 가열 장치(52)를 갖는다. 장치(48)는 동의어로 공구 절반부(56, 58)라고도 지칭될 수 있는 제1 금형 절반부(56)와 제2 금형 절반부(58)를 갖는 사출 금형 또는 사출 성형 공구(55)를 포함하는 사출 성형 장치(54)를 더 갖는다.
장치(48)는 롤-투-롤 필름 공급기(60)를 더 갖는다. 필름 공급기(60)는 제1 롤(62) 및 제2 롤(64)을 가지며, 이 제1 롤과 제2 롤은 각각 사출 성형 공구(55)에 대해 측방에 배열되거나 또는 사출 성형 공구(55)의 제1 금형 절반부(56)에 대해 측방에 배열된다.
본 발명에 따른 액체 용기(2, 38)를 제조하는 동안, 처음에 제1 절반-쉘(8) 또는 제2 절반-쉘(10)을 제조하기 위한 장벽 필름(12, 32) 및 보강 요소(14, 34)가 제공된다. 장벽 필름(12, 32) 및 보강 요소(14, 34)는 동시에 또는 시간적으로 연속적으로 제공될 수 있다.
장벽 필름(12, 34)이 제공될 때, 장벽 필름(12)은 처음에 금형 절반부(56, 58)로 형성된 사출 성형 공구(55)에 롤-투-롤 필름 공급기(60)를 사용하여 위치되고 고정된다. 장벽 필름(12, 32)은 밀봉 요소(66)를 사용하여 제1 금형 절반부(56)에 대해 고정될 수 있다.
장벽 필름(12, 32)은 가열 장치(52)를 사용하여 가열된다. 가열 장치(52)는 적외선 방사기(52) 형태의 비접촉식 가열 장치이다.
동시에, 보강 요소(14, 34)가 마찬가지로 적외선 방사기(51)를 갖는 가열 장치(50)를 사용하여 가열된다.
다음 방법 단계에서, 장벽 필름(12, 32)을 제1 금형 절반부(56)의 공구 표면(68)과 접하게 열 성형하고, 이 열 성형에 의해 장벽 필름(12, 32)을 제공된 형상으로 만든다. 가열된 보강 요소(14, 34)를 유지 장치(70)를 사용하여 금형 절반부(56, 58)들 사이로 이동시킨다.
공구 표면(68)의 영역에 진공을 생성함으로써 장벽 필름(12, 32)을 열 성형하는데, 이는 금형 절반부(56)를 적어도 부분적으로 다공성의 공기 투과성 재료로 형성함으로써 가능하게 만들어진다. 이와 관련하여, 금형 절반부(56)와 접하게 위치된 장벽 필름(12, 32)은 밀봉 요소(66)를 사용하여 공구 표면(68)과 접하여 환경(U)으로부터 밀봉되어, 장벽 필름(12, 32)이 신뢰성 있게 진공에 기반하여 열 성형될 수 있게 한다.
금형 절반부(56, 58)들 사이에 위치된 보강 요소(14, 34)는 가열된 상태에 있고, 보강 요소(14, 34)를 장벽 필름(12, 32)에 용접하여 일체로 연결하기 위해 마찬가지로 이전 열 성형으로부터 가열된 장벽 필름(12, 32)으로 가압된다. 보강 요소(14, 34)는 가압 장치(69)(도 5)를 사용하여 장벽 필름(12, 32)으로 가압된다.
금형 절반부(56, 58)들을 폐쇄한 후, 개구(72)를 통해 보강 요소(14, 34) 및 장벽 필름(12, 32) 상으로 지지 구조물(16 또는 36)을 몰딩한다. 사출 성형 공정 후, 이러한 방식으로 제조된 절반-쉘(8, 10)을 사출 성형 공구(55)로부터 제거하고, 이후 유사하게 제조된 다른 금형 절반부(8, 10)에 용접해서 본 발명에 따른 플라스틱 재료 연료 용기(2, 38)를 형성할 수 있다.
2: 액체 용기/플라스틱 재료 연료 용기
4: 저장 볼륨
6: 액체/연료
8: 제1 절반-쉘
10: 제2 절반-쉘
12: 장벽 필름
U: 환경
14: 보강 요소
16: 지지 구조물
Z: 확대 부분
18: 보강 섬유/유리 섬유
20: 플라스틱 재료 매트릭스
22: 커버 층
24: 커버 층
26: 중심 층
28: 만곡된 전이부
30: 측벽
32: 장벽 필름
34: 보강 요소
36: 지지 구조물
38: 액체 용기/플라스틱 재료 연료 용기
40: 연결 영역
42: 둘러싸는 칼라
44: 제1 면
46: 원격 면
48: 장치
50: 제1 가열 장치
51: 적외선 방사기
52: 제2 가열 장치
54: 사출 성형 장치
55: 사출 성형 공구
56: 제1 금형 절반부/제1 공구 절반부
58: 제2 금형 절반부/제2 공구 절반부
60: 필름 공급기
62: 제1 롤
64: 제2 롤
66: 밀봉 요소/유지 프레임
68: 공구 표면
69: 가압 장치
70: 유지 장치
72: 개구

Claims (11)

  1. 자동차용 액체 용기로서,
    - 액체(6)를 저장하기 위한 저장 볼륨(4), 및
    - 상기 저장 볼륨(4)을 적어도 부분적으로 한정하는 적어도 하나의 쉘(8, 10)을 포함하고,
    - 상기 쉘(8, 10)은 적어도 부분적으로 사출 성형 공정으로 제조되었고,
    - 상기 쉘(8, 10)은 장벽 필름(12, 32)을 가지며,
    - 상기 쉘(8, 10)은 적어도 부분적으로 또는 완전히 열가소성 섬유 보강된 복합 재료로 형성된 보강 요소(14, 34)를 가지고,
    - 상기 쉘(8, 10)은 적어도 부분적으로 또는 완전히 사출 성형된 재료로 형성된 단일 부품 또는 다중 부품 지지 구조물(16, 36)을 가지며,
    - 상기 장벽 필름(12, 32)은 상기 보강 요소(14, 34)에 일체로 접합되고,
    - 상기 장벽 필름(12, 32)과 상기 보강 요소(14, 34)는 상기 지지 구조물(16, 36)에 각각 일체로 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 적어도 부분적으로 또는 완전히 상기 장벽 필름(12, 32)과 상기 지지 구조물(16, 36) 사이에 배열되고,
    그리고/또는
    - 상기 장벽 필름(12, 32)은 상기 보강 요소(14, 34)의 면(44)을 부분적으로 또는 완전히 덮고,
    그리고/또는
    - 상기 지지 구조물(16, 36)은 상기 보강 요소(14, 34)의 면(46)을 적어도 부분적으로 또는 완전히 덮는 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 쉘(8)은 제1 절반-쉘(8)이고, 상기 제1 절반-쉘은 상기 제2 절반-쉘(10)과 함께 상기 저장 볼륨(4)을 한정하고,
    - 상기 제2 절반-쉘(10)은 장벽 필름(32), 보강 요소(34) 및 지지 구조물(36)을 포함하는 벽 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 열가소성 플라스틱 재료 매트릭스(20)에 매립된 보강 섬유(18)를 갖고, 상기 보강 섬유(18)는 유리 섬유 및/또는 아라미드 섬유 및/또는 탄소 섬유 등을 포함하고, 또는 상기 보강 섬유(18)는 유리 섬유 및/또는 아라미드 섬유 및/또는 탄소 섬유 등으로 구성되고,
    그리고/또는
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 열가소성 플라스틱 재료 매트릭스(20)에 매립된 보강 섬유(18)를 갖고, 상기 플라스틱 재료 매트릭스(20)는 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리페닐렌 설파이드 등을 포함하거나 이들로 구성되고,
    그리고/또는
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 장 섬유로 보강된 섬유 보강된 복합 플라스틱 재료를 포함하거나 이로 구성되고,
    그리고/또는
    - 상기 지지 구조물(16, 36)은 충격에 견디도록 변성된 HDPE 또는 폴리아미드를 포함하거나 이로 구성되고,
    그리고/또는
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 유기 시트를 포함하거나 유기 시트로 구성되고,
    그리고/또는
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 단방향 보강 스트립을 포함하거나 단방향 보강 스트립인 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 지지 구조물(16, 36)은 재료 PA6을 포함하거나 이로 구성되고, 상기 보강 요소(14, 34)는 유리 섬유 보강된 PA6을 포함하고 또는 상기 보강 요소(14, 34)는 유리 섬유 보강된 PA6으로 구성되고, 상기 장벽 필름(12, 32)은 PA6을 포함하거나 이로 구성된 커버 층(22, 24)을 가지며, 상기 장벽 필름의 커버 층(22, 24)은 상기 장벽 필름(12, 32)의 중심 층(26)을 둘러싸고, 상기 장벽 필름의 상기 중심 층(26)은 EVOH를 포함하거나 이로 구성되고,
    또는
    - 상기 지지 구조물(16, 36)은 재료 HDPE를 포함하거나 이로 구성되고, 상기 보강 요소(14, 34)는 유리 섬유 보강된 HDPE를 포함하고 또는 상기 보강 요소(14, 34)는 유리 섬유 보강된 HDPE로 구성되고, 상기 장벽 필름(12, 32)은 HDPE를 포함하거나 이로 구성된 커버 층(22, 24)을 가지며, 상기 장벽 필름(12, 32)의 커버 층(22, 24)은 상기 장벽 필름(12, 32)의 중심 층(26)을 둘러싸고, 상기 중심 층(26)은 EVOH를 포함하거나 이로 구성되고, 상기 장벽 필름(12, 32)의 접착 촉진 층은 각 경우에 상기 중심 층(26)과 관련 커버 층(22, 24) 사이에 배열되고, 상기 접착 촉진 층들은 각각 LLDPE를 포함하거나 이로 구성되고,
    또는
    - 상기 지지 구조물(16, 36)은 재료 HDPE를 포함하거나 이로 구성되고, 상기 보강 요소(14, 34)는 유리 섬유 보강된 PA6을 포함하고 또는 상기 보강 요소(14, 34)는 유리 섬유 보강된 PA6으로 구성되고, 상기 장벽 필름(12, 32)은 HDPE를 포함하거나 이로 구성된 커버 층(22, 24)을 가지며, 상기 장벽 필름(12, 32)의 커버 층(22, 24)은 상기 장벽 필름(12, 32)의 상기 중심 층(26)을 둘러싸고, 상기 중심 층(26)은 EVOH를 포함하거나 이로 구성되고, 상기 장벽 필름(12, 32)의 접착 촉진 층은 각 경우에 상기 중심 층(26)과 관련 커버 층(22) 사이에 배열되고, 상기 접착 촉진 층들은 각각 LLDPE를 포함하거나 이로 구성되고, 접착 촉진 층이 상기 보강 요소(14, 34)와 상기 장벽 필름(12, 32) 사이 및/또는 상기 보강 요소(14, 34)와 지지 구조물(16, 36) 사이에 제공되고, 상기 접착 촉진 층은 LDPE 또는 LLDPE를 포함하거나 이로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 상기 저장 볼륨을 한정하는 기저측 또는 커버측 벽의 일부인 실질적으로 평면인 판(14, 34)이고,
    - 상기 지지 구조물(16, 36)은 상기 기저측 또는 커버측 벽으로부터, 상기 저장 볼륨(4)을 한정하는 측벽(30)으로 적어도 부분적으로 만곡된 전이부(28)를 형성하고,
    또는
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 자유로운 형태의 표면의 방식으로 공간에서 1개, 2개 또는 3개의 방향으로 만곡되고, 상기 저장 볼륨을 한정하는 기저측 또는 커버측 벽의 일부인 것을 특징으로 하는 자동차용 액체 용기.
  7. 액체 용기를 제조하는 방법으로서,
    - 장벽 필름(12, 32)을 제공하는 단계;
    - 적어도 부분적으로 또는 완전히 열가소성 섬유 보강된 복합 재료로 형성된 보강 요소(14, 34)를 제공하는 단계;
    - 상기 장벽 필름(12, 32)을 상기 보강 요소(14, 34)에 일체로 연결하는 단계; 및
    - 지지 구조물(16, 36)을 사출 성형하는 단계를 포함하고, 상기 지지 구조물(16, 36)은 상기 보강 요소(14, 34)에 일체로 연결되고, 상기 지지 구조물(16, 36)은 상기 장벽 필름(12, 32)에 일체로 연결된 것을 특징으로 하는 액체 용기를 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    - 상기 장벽 필름(12, 32)을 제공하는 단계는, 다음 방법 단계, 즉
    - 상기 장벽 필름(12, 32)을 열 성형하는 단계; 및
    - 사출 성형 공구(55) 내에 상기 장벽 필름(12, 32)을 위치시키고 고정시키는 단계를 포함하고;
    - 상기 장벽 필름(12, 32)이 상기 사출 성형 공구(55) 내에 위치되기 전에 및/또는 상기 장벽 필름(12, 32)이 상기 사출 성형 공구(55) 내에 위치된 후에 상기 장벽 필름(12, 32)이 열 성형되는 것을 특징으로 하는 액체 용기를 제조하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    - 상기 장벽 필름(12, 32)은 롤-투-롤 공급기(60)를 사용하여 상기 사출 성형 공구(55) 내에 위치되고,
    그리고/또는
    - 상기 장벽 필름은 유지 프레임(66)을 사용하여 상기 사출 성형 공구에 고정되고,
    그리고/또는
    - 상기 장벽 필름(12, 32)은 상기 사출 성형 공구(55)에 부압을 발생시킴으로써 고정되고 열 성형된 것을 특징으로 하는 액체 용기를 제조하는 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장벽 필름(12, 32)을 상기 보강 요소(14, 34)에 일체로 연결하는 단계는, 다음 방법 단계, 즉
    - 상기 보강 요소(14, 34)를 상기 보강 요소(14, 34)의 플라스틱 재료 매트릭스(20)의 융점 이상의 온도로 가열하는 단계로서;
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 상기 장벽 필름(12, 32)을 제공하기 전에 및/또는 제공하는 동안 가열되는, 상기 보강 요소를 가열하는 단계;
    - 상기 보강 요소(14, 34)를, 상기 장벽 필름(12, 32)을 수용하는 제1 공구 절반부(56)와 특히 노즐측 제2 공구 절반부(58) 사이의 영역으로 이동시키는 단계로서;
    - 상기 보강 요소(14, 34)는 가열 동안 또는 가열 후에 상기 공구 절반부(56, 58)들 사이로 이동되는, 상기 보강 요소를 이동시키는 단계; 및
    - 가열된 상기 보강 요소(14, 34)를 상기 제1 공구 절반부(56)와는 반대쪽 상기 장벽 필름(12, 32)의 면으로 가압함으로써 상기 보강 요소(14, 34)를 상기 장벽 필름(12, 32)에 일체로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기를 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    - 가열된 상기 보강 요소(14, 54)가 가압될 때, 상기 장벽 필름(12, 32)은 상기 장벽 필름(12, 32)을 이전에 열 성형하는 것으로부터 잔류하는 열을 갖고,
    그리고/또는
    - 가열된 상기 보강 요소(12, 32)가 가압되기 전에 가열 장치(52)에 의해 상기 장벽 필름(12, 32)이 가열되는 것을 특징으로 하는 액체 용기를 제조하는 방법.
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